倒立摆系统由于其成本低廉、结构简单、参数易于调整等特点,成为控制理论研究中一种典型的实验装置。倒立摆系统是一个多变量、非线性、高阶次、强耦合的自然不稳定系统,由于它的运动过程与人类行走的姿态很相似,因此关于倒立摆系统的研究对双足机器人直立行走及火箭发射的过程控制等均具有重要意义,目前,很多相关的科研成果在航天科技和机器人学方面获得了广泛的应用。本文以倒立摆系统为研究对象,回顾了在倒立摆系统控制方面国内外的研究现状,提出了一种对三级倒立摆系统进行控制的算法。文中建立了一、二、三级直线倒立摆系统的数学模型,并详细分析了其能控性、能观测性;第三章简要介绍了基于遗传算法的PID参数的优化;第四章对三级倒立摆系统的控制策略进行了研究,运用遗传算法对本文中所采用的双PD控制器的PD参数及三级倒立摆的权系数进行了全局寻优,并对倒立摆控制系统在MATLAB环境下进行了仿真;论文的第五章是关于模糊自适应整定PID控制,文中简要介绍了模糊控制方法的原理、模糊控制器的设计策略及模糊自适应整定PID控制的原理,并针对二级倒立摆系统,设计模糊控制器对本文所采用的双PD控制器中的P、D参数进行了在线修正,搭建SIMULINK模块对系统进行仿真,将仿真结果与未加模糊控制器时仿真结果相比较,分析实验结果,验证模糊自适应整定PID控制的优越性。仿真实验结果表明,利用本文中所提出的控制方法可以得到满足要求的全局最优解,能够实现对倒立摆系统的理想控制。论文最后对本课题的工作内容进行了总结,并给出了下一步工作的研究方向和重点。